基于W e b 模式的运载火箭控制器件 仿真训练系统的实现总装备部装备指挥技术学院马昕晖桑爱群马小龙摘要本仿真训练系统是将w e b 技术应用到航天领域中的一项成果，运用w e b 技术和多媒体手段，完成了运载火箭控制器件组成、工作原理的学习和仿真训练过程，同时为工程技术人员提供了完备的仿真训练手段和平台。主题词w e b 、运载火箭控制器件、仿真训练1 前言控制器件在航天领域有着广泛的应用，随着我国运载火箭技术的发展，运载火箭控制器件的理论研究、应用和实践等工作已日趋加深，以往的训练手段和训练模式已经远远不能适应人们的需要了。在迅猛发展的信息社会里，训练手段的多样化，学习渠道的多元化，正改变着人们获取知识的方式。计算机w e b 及其相关软件的发展产生了交互式计算机辅助训练C A I ，C A I 软件以声音、图像、文字并茂的形式为人们提供了现代化的训练手段。可以充分利用这一先进的训练手段，帮助工程技术人员解决实际问题。本训练系统是基于我们多年的实践经验研制开发的。运载火箭控制器件有以下的特点：( 1 ) 理论学习研究难，知识点多，结构复杂；( 2 ) 设备昂贵，如三轴陀螺稳定平台，价值数百万元，寿命只有几百小时，有些箭上设备寿命只有几十小时，为工程技术人员提供真实的实验环境代价高昂，可操作性不强。为解决训练要求和实际情况的矛盾，我们开发了这套运载火箭控制器件仿真训练系统。本训练系统是根据当前火箭控制器件仿真训练内容的改革进展确定训练目标，训练内容基于多年从事工程实践的技术人员和教师的经验，并结合当前运载火箭控制器件内容改革的进展而确定的。在具体内容上进行了大胆的取舍与添加，使之更加突出当今运载火箭控制器件发展与专业基础学科如电路、电机、计算机等学科之间的关系，更加突出专业基础学科在现代兵器发射中的应用。2 系统原理。1 本系统利用计算机媒体的多样性呈现知识内容的训练信息；2 利用媒体的集成性对训练内容进行举例验证和动画演示说明；3 利用媒体的交互性进行自测练习和训练交流，同时也让用户对所学的知识内容得到进一步的巩固和提高，以便对所学习的内容从感性认识上升为理性认识；4 利用媒体的创造性，使信息的表现形式新颖，界面赏心悦目，提高用户的求知兴趣，在愉快中获得知识。3 仿真训练系统的研究与实现一个系统的可扩充性和插件功能是系统强大生命力的体现。在系统总体设计时重点解决了训练内容的可扩充性。管理员可以用个性化的训练方案、添加和修改系统提供的训练方案，也可以用本系统提供的素材快速生成具有自己鲜明特点的训练方案。同时，本系统还兼顾了系统硬件的可扩充性和系统结构的可扩充性。由于运载火箭控制器件惯用公式符号、图表、动画等相关的内容很丰富，涉及的学科很多，给数据库的管理造成了一些困难，所以在数据库的建立上必须有周密的设计和综合考虑，要做到既可以合理使用、扩充、分配、管理和维护大量的信息，又能有效的利用硬件和软件的配置，提高数据库数据效率。3 1W e b 技术在系统中的应用本系统采用w e b 形式，管理员与用户之间可以远程实时的进行交互，实行灵活的异地、异时同时网上学习，网上研讨，打破时空限制，对客户端硬件要求很低，整个系统安装简便。1 6 7 用户可利用本系统自学、预习与复习。系统性和自完备性好。充分利用了网络资源特性和多媒体优势，只要登陆站点，就可以将运载火箭控制器件的内容一览无余。在结构上我们将专业基础知识作为“基础篇”专栏分列，使用户在学习专业知识“应用篇”的同时巩固专业基础知识，也方便了用户查缺补漏。基础知识和专业知识之间通过链接有机的联系起来，形成一个完整的系统，在教学篇中列出训练的所有知识点，重点难点部分也通过链接与基础篇和应用篇有机联系起来，使得用户在学习时左右逢源，也符合人脑思维的跳跃性。用户登陆网站之后，可以通过知识卡片“教学篇”知道自己要学习的知识点，然后直接通过链接访问到对应的篇章，如果在基础知识方面还有欠缺，可以从当前位置直接链接到对应基础知识进行学习。系统采用多层导航。用户要找到自己需要的内容可以通过主界面的链接，也可以通过搜索引擎搜索关键字，还可以通过相关内容的相关链接。在可维护性方面，管理员可以利用训练方案生成系统自动生成自己的训练方案，还可以生成个性化的训练方案及替换、添加和修改系统提供的训练方案并发布。管理员可以通过管理数据库来对系统内容进行扩充。通过上述W e b 技术及多媒体技术的应用，把运载火箭控制器件中复杂和抽象的问题变得简单、明了，使问题更加易于理解。3 2 系统的特点* 运载火箭控制器件仿真训练系统从基础到专业、从教到学，训练形式多元化；* 采用网络互联技术，实现了大范围的实时性的信息共享、信息交互，多媒体技术的广泛应用使得训练手段更加生动形象； * 具有良好的开放性结构：本系统可运行于单机、局域网及广域网等环境；系统结构采用模块化设计，可 以方便的增加新的软件模块；系统训练内容的扩充性，能扩展多种训练信息，如训练方案、题库、动画、图片等； * 各部分之间联系紧：密，形成一个有机的整体，相：关链接带你轻松浏览运载火i 箭控制器件仿真训练的各个i部分。： * 界面美观简洁，赏心i悦目，有强烈的艺术感染力，在学习知识的同时也能受到艺术气息的熏陶。3 3 仿真训练系统的组成图1 仿真训练系统的组成整个系统具体由基础篇、应用篇、动画篇、自测篇、论坛篇、扩展篇、教学篇、帮助篇八大模块组成，见图1 所示。其中黑色节点表示系统之间的有密切的链接关系。3 4 仿真训练系统的实现及功能3 4 1 系统的实现1 训练系统采用e f l v e r 实现W e b 网站和网页的编写。D r e a m w e a v e r 是W e b 站点开发的中心环节。完全用户自定义控制可以迅速完成页面以及站点的设计。R o u n d t r i pH T l V I L J a v a s e r i p t 行为库以及可视化编辑环境大量减少了代码的编写，同时亦保证了其专业性和兼容性。通过D r e a m w e a v e r 与其它群组产品的配合使用以及众多第三方支持可轻松完成动态W e b 网站的构建。2 采用F l a s h 和3 D m a x 进行二维及三维动画制作。1 6 8 3 采用P h o t o s h o p 进行图形、图像处理。4 采用A S P ( A c t i v eS e r v e rP a g e s ) 技术进行动态网页制作。A S P 是微软公司推出的一种用以取代C G I 的技术，是位于服务器端的脚本运行环境，通过这种环境，用户可以创建和运行动态的交互式W e b 服务器应用程序，如交互式的动态网页，包括使用H T M L 表单收集和处理信息，上传与下载等等。A S P 使用的A c t i v e X 技术基于开放设计环境，用户可以自己定义和制作组件加入其中，使自己的动态网页几乎具有无限的扩充能力。3 4 2 系统功能通过仿真训练系统可以学习运载火箭控制器件的有关知识，自我测试，并通过网络进行交流，充分利用网络的跨时间、跨地域性，是一套完整的网络远程训练系统。下面介绍八个模块的主要功能。图2 运载火箭控制器件仿真训练系统首页基础篇的内容是与运载火箭控制器件有关的基础知识，如：飞行控制系统原理、液压技术、工控机技术、电工技术、陀螺原理，它们都是学习运载火箭控制器件所需的基础知识。应用篇是整个训练系统的核心，其内容包括八个部分：概述、平台、速率陀螺组合、变换放大器、箭载计算机、伺服机构、电源、时序机构。内容由多年从事运载火箭控制器件训练的技术人员编写。在脚本编写中，我们对相关的知识点进行了精选和添加，充分体现了基础学科和专业学科之问的紧密联系。动画篇是以F L A S H 动画、3 D 动画和M P G 剪辑表现抽象的火箭控制器件实验知识，使得用户如同身临其境，能够看到以往限于条件无法看到接触到的实物，还可以通过动画演示，看到油路、电路、液路的动作及其控制原理。本动画篇的编排以应用篇的结构为主线，用五十余个动画全方位生动形象地展现运载火箭控制器件的工作原理和工作方式。 自测篇是基于A S P 技术的自测题库，实现了快速自动选题组成试卷，自动提交计算机批阅和试题分析。本系统的题库覆盖了运载火箭的飞行控制系统，敏感元件，变换放大器，电源配电，箭载计算机，伺服机构等各个方面，登陆之后用户可以根据自己知识系统，选择不同的系统进行测试，随机抽取题目组织试卷，完全自主地测试自己的学习和训练情况。，论坛篇是一个网上电子留言板，通过这个留言板，用户可以将自己的问题发布到网上，与别人交流，请管理员给予答复，管理员可以在这里回答问题，答疑解惑。管理员登陆后可以删除留言，管理留言板，充分体现了网络训练的特点：管理员与用户拥有极大的自主权，可以同时交流也可以异地异步交流，还可以开辟空间进行网上讨论，打破了时空的限制。扩展篇是我们从各类相关期刊书报中精选的文章。目的是扩大读者的学习面，介绍一些运载火箭的相关1 6 9 知识，如运载火箭的发展、不同国家运载火箭的特点、火箭的发展目标等等。这里会向你介绍最新的火箭发展动态，有关航空航天的趣味小知识，最新的航天动态，新名词，历史等等，还可以不断更新，随着技术发展，不断添加新的内容。教学篇分为两部分，主要是为用户提供对整个训练系统提纲挈领的理解，为管理员提供一个网上训练方案生成系统。这里列出了训练系统的主要内容，重点难点和需要掌握的知识点，并通过链接将知识点和基础篇应用篇中的详细解释紧密联系起来，随时可以根据知识点来进行复习和预习，体现了网络训练的跳跃性。此外，用户还可以用其中的作业向系统提交自己的作业，管理员通过登陆可以批改用户的作业，给予评语，用户也可以看到自己的评语和成绩。为教与学提供了不受时空限制的极其灵活的交流方式。帮助篇包含了一个搜索引擎，帮助用户根据主题词进行搜索，找到自己感兴趣的部分，又打破了本训练系统的框架限制，体现了网络训练随心所欲的人性化设计。另外，本系统的使用说明也包含其中，帮助用户更好的利用这套仿真训练系统。3 5 系统运行环境3 5 1 硬件环境系统采用先进的W e b 技术设计而成，对一般客户端的计算机配置要求仅为一台具有基本网络配置和网络浏览器的个人计算机，而且升级容易，仅仅需要对服务器端的系统进行升级就可以完成整个系统的升级。服务器端具体配置：处理器一P e n t i u m I I 以上；内存一1 2 8 M B 及以上配置；硬盘一2 0 0 M 剩余空间；网络一1 0 M 。客户端：处理器一P e n t i u m I I 以上；内存一6 4 M B 及以上配置；网络一1 0 M 。3 5 2 软件环境客户端：中文W i n d o w s 9 x 2 0 0 0 N T X P ；安装F l a s h 插件。服务器：W i n d o w sN T4 0 + s4 0 ，或W i n d o w s9 x + P W S2 0 ，或W i n d o w s2 0 0 0 + I I S5 0 。4 结束语、本仿真训练系统已经应用于实际训练。用户反映本训练系统思路清晰，交互性强，相关联接合理、有序，动画演示明确生动，信息量大，训练效果良好。交互曾被看作是传统面对面训练的一个重要优势。而在远程网络训练环境中，“交互”在更广阔的范围内提供了一种促进和刺激学习者学习的方法。本仿真训练系统就通过这样的“交互”在管理员和用户之间建立了沟通的桥梁，实践证明本训练系统对用户的学习训练和管理员管理能力的提高都能起到很好的促进作用。本仿真训练系统作为一个完整的网络训练系统应用范围广，不仅可应用于航天设备研制部门、总装备部基地、院校及二炮有关单位的教学训练和工程技术人员的训练中，因其中还包含有基础课程的相关内容，还可应用于相关技术领域的训练中。参考文献l9 4 1 工程技术手册长征三号甲运载火箭分册总装备部航天装备总体研究发展中